白云岩有机成因模式:机制、进展与意义

白云岩是一种常见的碳酸盐岩,它广泛分布在古代碳酸盐岩台地中,却很少见于全新世沉积物中,这构成了一个未解之谜。近20多年的研究成果表明,早期成岩过程中微生物参与的硫酸盐还原反应、甲烷生成和厌氧氧化反应以及有氧呼吸作用能够促进白云石的沉淀:细菌细胞和胞外聚合物(EPS)带有负电荷,能够聚集溶液中Mg2+和Ca2+;同时上述氧化还原反应产生HCO3-,提高了孔隙水中反应物的浓度;这样在细菌细胞周围形成一个对白云石超饱和的微环境,有利于白云石的沉淀。这是一种新的白云石成因模式,微生物活动和有机质是影响白云石形成最重要的因素,特殊的球状形态和碳同位素特征是鉴别有机成因白云石的重要标志。白云岩有机成因模式为认识地质历史时期大套白云岩的成因、探索"白云岩之谜"提供了新的思路。

石油双机(有机+无机)混合成因的研究与探索

石油与天然气的成因问题关系到我国乃至世界各国能源结构的配置及其能源在社会与经济发展中的地位和导向.自从17世纪展开对石油的有机与无机成因的争论以来,至今已有约300~400年的历史.尽管有机成因论占据了统治地位,但是无机成因论亦不断地在兴起!通过对这二者的理解和研究,从理论上讲他们都具有一定的物质基础和论据.基于对国内、外一些特异油田的生储环境,原油中所富含的微量金属元素的聚集与散失,某些油田中并未找到卟啉分子这样的生物标志物,碳、氢、氧化学合成实验等方面取得了一定的成效,故全盘否定无机生油的论点和论据确尚感为时过早或欠妥!显然,在以有机物成油为主体的前提下,无机物亦可生成部分石油,并通过运移、渗透到各油田的储集层中应是完全可能的.基于这样的分析、研究和探索,现提出石油的双机(a有机+b无机)混合成因的新理念.诚希能在今后的石油工业发展中,从理论、技术、实验和实践中强化对双机混合成因新理念的深化研究与探索,以达深切理解和扩展石油生、储空间环境等是不无裨益的!

中国大陆科学钻探主孔0～2000米超高压变质岩中有机质的检出及成因研究

前期研究表明大陆深钻孔区超高压变质岩经历了多期变质作用,岩石的峰期变质温度达680-850℃,压力高达1 -3GPa,如此高温、高压,理论上已接近和超过传统意义上的石油死亡线,也就是说大陆深钻孔区超高压变质岩存在有机质的可能性比较小。然而,本课题通过排除大量钻井液、泥浆、添加剂以及样品分析等过程的污染,建立起特殊样品制备和检测方法,从大陆深钻孔区0-2000米超高压变质岩中检测到了微量可溶有机质和不可溶有机质。从而为大陆深钻孔区超高压变质岩中存在有机质提供了有力证据。本文还通过对可溶有机质、不可溶有机质的特征研究如生物标志物姥姣烷、植烷和干酪根、岩心样品的Rock-Eval热解分析和有机碳分析,以及与无机成因假说对比研究认为超高压变质岩中有机质的成因为有机成因。

火山—幔源与有机成因CO_2气混合模型探讨——以南海北部边缘盆地为例

以南海北部边缘盆地为例,选取典型火山—幔源型CO2气和不同有机成因CO2气的碳同位素值作为端元,模拟计算了2种成因CO2气按不同比例混合后碳同位素值变化规律。结果表明,无论有机成因CO2的同位素值(-10‰^-25‰)和初始有机成因CO2气含量(0.5%~2.0%)如何变化,当CO2气含量小于10%(摩尔分数)时,混合后的δ13CCO2值随总的CO2气含量增加而迅速增大;而当CO2含量超过约10%(摩尔分数)时,δ13CCO2值增加缓慢,最后都迅速趋近火山—幔源型CO2的端元碳同位素值(约-4‰)。该模拟结果合理地解释了为什么世界上所发现的火山—幔源型CO2气为主天然气藏,其CO2含量多高于10%(摩尔分数)或15%(重量分数),其碳同位素值大都介于-4‰^-7‰之间。模拟结果与北部湾盆地福山凹陷和珠江口盆地实测CO2气的碳同位素值变化趋势吻合很好。

无机与有机混合成因的天然气藏

东营凹陷西南部花沟地区发现的二氧化碳气藏，多数专家认为是幔源气。本文通过该区高青断裂下降盘的一个二氧化碳气藏与其上倾方向上的一个生物甲烷气藏的对比研究，认为它们都是无机与有机混合成因的气藏。二氧化碳质量分数较高的气藏幔源气为主，混有少量有机成因气；生物甲烷气藏以有机成因气为主，混有少量无机气。根据碳同位素组成和稀有气体同位素组成分析，认为研究区不存在纯的幔源气。

“威远气田的气源以有机成因气为主”——与张虎权等同志再商榷

有机成因烷烃气具有以下规律:碳同位素值δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4,一般δ13C1<-30‰;CH4/3He为109～1012。有机成因二氧化碳的δ13CCO2<-10‰。威远气田天然气的δ13C1值从-31.96‰～-35.7‰,均小于-30‰,δ13C1<δ13C2,CH4/3He为1.1734×1010～2.8811×1010。其δ13CCO2值从-11.16‰～-15.81‰,均小于-10‰。加之,威远气田烷烃气和二氧化碳占气体组成的主要区间为89.84%～97.16%。因此,威远气田的天然气以有机成因为主。

松辽盆地嫩江组富有机质页岩有机孔隙成因

热演化程度是影响页岩有机质孔隙形成演化的重要因素,松辽盆地南部辉绿岩侵入到嫩江组富有机质页岩中,为研究页岩有机孔隙特征提供了天然实验室。通过氩离子抛光和扫描电镜等实验方法,初步探讨了研究区低熟富有机质页岩有机孔隙的特征及其成因:有机孔隙孔径范围为30~500 nm,主峰位于70~130 nm,以大孔为主,孔隙形状主要为圆形或次圆形,呈海绵状聚集分布;页岩样品中的石英和长石等无机矿物呈点接触,发育大量无机孔隙,无机矿物处于早成岩阶段,但岩浆侵入作用促使有机质进入高热演化阶段并形成大量有机孔隙。国内外典型页岩储层的对比表明,压实作用对页岩有机孔隙发育特征有着重要影响,早成岩阶段压实作用较弱,有机孔隙保存较好,大孔的数量和比例较高;中-晚成岩阶段由于埋深较大,强烈的压实作用使页岩孔隙由大孔向中孔和微孔转化。

石油成因的无机说和有机说

分析对比了石油成因的无机说与有机说的理论基础。指出,现今大量的地球化学资料证实,烃类在很大程度上是由天然的CO、CO2、H2在全球无机合成带的地质演化过程中形成的。

对石油有机成因与三次采油地质合理性的质疑

根据最新的研究成果,对石油有机成因说①石油馏分具有旋光性。生物有机质普遍具有这种旋光性,而无机质则普遍不具有这种旋光性;②石油中相继发现了许多具有生物成因标志的有机化合物,如卟啉、姥鲛烷、植烷及甾烷等;③世界上99%以上的油气田都分布在沉积岩区,这些沉积岩中都存在富含有机质的细粒沉积物这三个主要立论依据逐一进行驳斥,石油有机成因说值得商榷。对石油有机成因体系下建立的静态的三次采油地质模型的合理性提出质疑,而三次采油已经成为我国主要油田增产的重要手段,这样低效益的巨大投入,给国民经济和油田的可持续发展势必带来沉重的负担。

蛇纹石化环境非生物成因固态碳质物研究

超基性岩的蛇纹石化是一种广泛存在的地质过程,在蛇纹石化环境中无机碳可以通过化合形成甲烷等非生物成因有机物,为化能自养生物提供初始能量。近年来,超基性岩及蛇纹岩中发现了固态碳质物(condensed carbonaceous matter,CCM),其中包含无机成因的复杂有机物,可能反映其在生命起源过程中扮演了重要角色。本文介绍了蛇纹石化过程形成的固态碳质物(CCM)的定义、发现过程及赋存特征,并对其形成机制、形成环境的制约因素、无机来源判别等进行了讨论。固态碳质物的形成可能与超基性岩蛇纹石化作用及费托反应有关。它常与铁氧化物或皂石等特定矿物形成共生组合关系,这不仅是其无机化合成因的证据,同时也证明了特定矿物对固态碳质物产生的催化作用。此外,流体中的H_(2)和CO_(2)的比例也会影响固态碳质物的化学组成,纳米孔隙被认为有利于其形成。但是,固态碳质物具体的形成过程及其与甲烷等无机成因简单有机物的相互关系目前尚不清楚,这应是今后的一个重要研究方向。

塔里木盆地中高氮天然气的成因及其与天然气聚集的关系

塔里木盆地塔北和塔中地区的海相腐泥型天然气 ,N2 含量较高 ,尤其是湿气 ,N2 含量分布在 10 .1%～36 .2 % ,而干气的N2 含量则低于 10 % ,即湿气的N2 含量高于干气的N2 含量。同是下古生界寒武—奥陶系来源的海相腐泥型天然气 ,为什么湿气和干气的氮气含量相差如此之大 ?根据与氮气相伴生的烃类气体、非烃气体及稀有气体的组份及同位素特征 ,认为塔里木盆地的中高氮天然气属于有机成因 ,来源于下古生界海相烃源岩。文章还提出塔北和塔中地区湿气和干气N2 含量差异与源岩的演化程度和圈闭的捕获条件有关。

松辽盆地长岭断陷无机与有机油气共生成藏组合类型及分布规律

松辽盆地南部长岭断陷为发育于两组岩石圈断裂交会区域的深大断陷,深湖、湖沼相烃源岩十分发育,并发育多套有利成藏组合,是有机成因油气富集区。同时,该区又是深部火山活动最活跃,无机成因气供给最丰富,发育多套无机成因天然气成藏组合的无机成因气富集区。由此,形成有机与无机成藏共生组合。无机与有机成因天然气气藏均有相似的流体运移通道(如不同级别的断裂、不整合面、砂砾岩体及火山岩体)和相似的聚集带。因此,在共同的运聚成藏中,两类来源不同的流体,相互作用、相互促进,为深层油气富集高产起到重要作用。由于长岭断陷各区带无机、有机物供给量存在明显差异,从而形成东南部有机成藏组合为主区带,东北部、西南部无机与有机混合成藏组合为主区带,北部及西北部无机成藏组合为主区带。

关于沥青成因的讨论

以英国北威尔士和我国黔东湘西、新疆乌尔禾和塔里木的沥青为例,讨论了沥青的 Pb、Sr、Nd 同位素地球化学特征。结果表明:(1)沥青(前身物石油)的形成可能有多种途径,如壳源有机物生成(北威尔士、黔东湘西)和深源无机合成,后者的地质环境为地幔俯冲带(乌尔禾沥青)或下地壳麻粒岩相(塔里木);(2)沥青生成的时代比习惯认为的要古老得多。Pb、Sr、Nd 同位素还可给出原油运移、沥青沉淀的年龄。深入研究沥青的成因,对油气资源评价、勘探目标选择有重要意义。

改造型盆地中地壳低速塑性层高温高压下有机质成烃机制初探

干酪根热降解成烃属浅层有机论的范畴；地幔物质分异成烃属地幔无机论的范畴。笔者根据西北地区地壳厚度大，沉积盆地经多次构造运动改造和多沉积旋回的特点，提出在中地壳低速塑性层中的高温高压条件下有机质成烃机制。塑性层的蠕变运动形成富含水的低密高压热流团，对有机质具有激活作用。通过粘土矿物的质子酸，使有机质产生催化裂解加氢反应而成烃。

四川盆地西南部储层有机包裹体组成和碳同位素特征及其对油气来源的指示

本文对四川盆地西南部气区震旦系灯影组和二叠系茅口组、长兴组碳酸盐岩储层的有机包裹体特征、组成、碳同位素进行了研究 ,追索了研究区油气的演化、运移及油气的成因。结果表明 ,在震旦系灯影组和二叠系茅口组、长兴组储层中 ,皆存在有三期以上的油气运移。不同储层中 ,相应各期的油气运聚特点及演化程度略有不同 ,灯影组中各期有机质的成熟度及油气演化程度均略高于二叠系 ;同储层中 ,各期油气运聚的特点及演化程度存在明显的差异 ,可划分为三个阶段 :石油成熟阶段、高成熟凝析油 -湿气阶段、过成熟干气阶段。研究区灯影组储层的天然气成因为油型气 ,二叠系的为多成因 ;各储层中的 CO2 主要为有机成因气 。

东海盆地丽水凹陷天然气成因类型

在东海盆地丽水凹陷的ZWS13- 1- 1、SLS36 - 1- 1和FLS - 1井发现了天然气 ,而ZWS13- 1- 1井的三个产气层段的二氧化碳含量均超过 94 % ,个别层段的二氧化碳含量高达 99.87% ,而FLS - 1井天然气中的二氧化碳含量却很低。研究表明 ,该区的二氧化碳既有有机成因的又有无机成因的 ,ZWS13- 1- 1井和SLS36 - 1- 1井天然气中的二氧化碳为无机幔源成因 ,而FLS - 1井天然气中的二氧化碳为有机成因。研究结果认为 :ZWS13- 1- 1井和SLS36 - 1- 1井天然气为油型气 ,而FLS - 1井天然气具有煤成气的特征 。

沉积盆地、结晶基底和油、气成因理念与第二深度空间勘探和开发

在石油、天然气的勘探和开发研究中,涉及到深部空间的介质、结构和属性,在沉积建造上涉及到陆相沉积、海相沉积和火山岩相,在油、气成因理论上涉及到有机成因和无机成因,在机制上涉及到深部流体的分异、调整、运移和动力作用.这些本质性问题的研究和探讨是人们十分关注的科学领域.基于油、气生、储和形成的理论、应用和成效的研究提出,有几个基础性的理念问题必须重新认识,特别是沉积建造与古老变质岩结晶基底;双相(海相和陆相)沉积建造与盆地的内涵和双基(有机和无机)混合油、气成因理念.清晰地厘定这些认识不仅有益于对油、气形成、聚集和勘探及开发给出一个更为科学的深部空间,即第二深度空间(5000～10000 m)的油、气勘探,而更为重要的是基于对这些理念的重新认识和深化研究可构建新的思路或理论,且在新的理念导向下,强化油、气深部勘探,以期能在理论研究和实践应用中取得新的成效,发现大型与超大型油、气田.

论石油与天然气的多元成因

中国是发现和利用石油、天然气最早的国家之一,中国油气资源的持续发展需要新的适合于中国地质特色的石油地质理论。从生命起源的角度看问题",生命物质"也来源于"无机物合成的沥青",油气的有机与无机成因说都只说到了物质演化不同阶段的作用,依中国地质特征分析,油气应具有多种生成机制与模型。中国含油气盆地的特殊风格是火山活动活跃,由此引出了多种生烃机制:火山活动贡献了有机生烃机制灶体生烃模型与催化生烃模型、贡献了无机生烃机制,还贡献了可以再生的合成生烃机制。

油气成因二元论与油气勘探新准则

根据板块构造旋回与壳－幔深部油气无机成因的观点，从屋脊式三维空间无机、有机多套油气源叠加、富集的模式出发，从含油气板块构造的选择、含油气盆地的选择、油气勘探目的层的选择、寻找大油气田和油气聚集带、油气勘探程序等５个方面探讨了油气勘探的新准则。这一新的油气勘探准则较之目前单纯建立在油气有机成因说基础上的勘探准则，更能全面地反映了油气成因二元论这一客观现实，因而在勘探实践中应用这些原则将能获得更大的效益。

石油双机耦合成因假说与意义

明确油气的成因及其分布具有重要的理论与现实意义。针对目前石油成因研究中的关键科学问题,以全球构造学、石油地质学的一般原理为指导,对各种石油成因假说进行梳理、融合和集成创新,形成了石油的双机(有机—无机)耦合成因假说框架。其主要观点是,石油(或天然气)是一种多成因的可再生资源,储量巨大。石油的形成与分布是盆地与地幔隆起、深部流体与浅部流体、有机生烃机制与无机生烃机制、深大断裂与封盖条件4对成烃成藏要素相互耦合的结果。双机耦合程度越好,油气越丰富。盆地及其基底以下区域是耦合程度最好的领域,其次是盆地周边区域封盖条件较好的深大断裂发育区;深大断裂与封盖条件的匹配是控制油气聚集的重要因素;长期、多期或近期活跃的深大断裂发育区封盖条件好的大型圈闭,是最可能取得重大勘探突破的区域。